[发明专利]基于可穿戴的现场运维自适应视频流传输速率控制方法

权利要求书

1.基于可穿戴的现场运维自适应视频流传输速率控制方法，包括接收端传输速率控制、发送端传输速率控制，其特征在于，所述接收端传输速率控制实现步骤如下，

S1、对到达时间滤波，使用卡尔曼滤波器计算单向时延梯度的估计，定义d(t_i)为：d(t_i)＝(t_i-t_i-1)-(t^s_i-t^s_i-1)其中，t_i^s,t_i-1^s分别为第i,i-1帧视频数据发送的起始时间，t_i,t_i-1分别为第i,i-1帧视频数据全部接收到的截止时间；

S2、计算自适应阈值，基于RRTCC算法，动态调整阈值初始值γ(t₀)和阈值γ(t_i)，以达到合理延时容忍的需求；

S3、进行过载检测，每接收一个视频流，过载检测会根据单向时延梯度的估计值d(t_i)和阈值γ(t_i)相对大小，以及当前状态保持时间T_keep触发状态驱动信号S，信号S有三种状态：overuse、underuse和normal，其中overuse表示当前网络发生拥塞，导致视频流时延较大，丢包率较高，underuse表示当前网络等待传输队列较少，可用带宽资源丰富，normal是介于overuse和underuse两者之间的一种状态；

过载检测流程：当d(t_i)γ(t_i)，且T_keepT_s，触发overuse信号，T_s表示当前状态保持时间的下限，如果T_keepT_s，则不会触发过载检测信号S；

当d(t_i)0，且T_keepT_s，触发underuse信号；

当0d(t_i)γ(t_i)，且T_keepT_s，触发normal信号；

为达到合理延时容忍的需求，应该自适应当前网络链路状态，如下所示：是RRTCC算法触发信号时间阈值，b是动态调整因子，随d(t_i)动态改变；

S4、远程速率控制，根据状态驱动信号S计算接收端的接收速率R_r(t_i)，如下式所示，当S为overuse时，降低接收速率以平衡时延；当S为underuse时，增加接收速率以提升带宽利用率，

其中是最近500ms内平均接收速率，λ₁和λ₂分别为接收速率降低因子和增长因子；

此外，依据带宽主动探测方法，对信号S为normal状态时的接收速率R_r(t_i)进行调整，根据其速率变化趋势进行相应增量探测，根据排队时延d(t_i)，分为三种情况调整接收速率R_r(t_i)，如下式所示，

其中：

当排队时延取值偏下限时，接收速率增长，增长因子随排队时延的增长而减小；当排队时延取值偏上限时，接收速率降低，降低因子随排队时延的增长而加大；当排队时延取值为中间区域时，接收速率与t_i-1时刻的接收速率R_r(t_i-1)一致；

S5、REMB处理，接收速率R_r(t_i)通过REMB消息随RTCP包发送至视频发送端，正常情况下，REMB消息每隔1s发送一次，一旦速率R_r(t_i)0.97R_r(t_i-1)，即接收速率R_r(t_i)衰减3％以上，REMB会立即发送；

所述发送端传输速率控制具体为，根据RTCP数据包包含视频流的丢包率PLR(t_i)计算发送速率如下式所示：

其中b_u,b_l分别为分阶段优化过程中PLR(t_i)的取值门限，本专利取b_u＝0.1，b_l＝0.02，可根据业务需求具体调整，b_m＝(b_u+b_l)/2，ω₁,ω₂分别为发送速率的降低因子和增长因子，ω₁∈[0.1,1]，ω₂∈[0.01,0.1]，根据业务需求动态设置，R₀为常量发送速率探测带宽，当丢包率大于b_u时，发送速率增加，当丢包率小于b_l时，发送速率减小，当丢包率位于b_u和b_l之间时，进一步优化调整发送速率，公式如下所示：

当b_m＜PLR(t_i)≤b_u时，根据丢包率PLR(t_i)的值，以R₀的一半为基准降低量进行降速探测，降低量随丢包率的增加而增加；当b_l≤PLR(t_i)≤b_m时，根据丢包率PLR(t_i)的值，以R₀的一半为基准降低量进行增速探测，增加量随丢包率的增加而减小；

结合上述基于时延的速率控制策略计算得出的R_r(t_i)和基于丢包率的速率控制方法计算得出发送端数据速率后，计算当前的发送端实际视频数据流发送速率R，公式如下所示：

2.如权利要求1所述的基于可穿戴的现场运维自适应视频流传输速率控制方法，其特征在于，所述步骤S2中计算自适应阈值具体为：

S21，在链路质量较差的网络环境中，增大阈值初始值，定义γ(t₀)为：

式中，γ⁰(t₀)为RRTCC算法采用的阈值初始值，为RRTCC算法在延时低于200ms的网络环境下的单向时延梯度估计均值，为前网络的单向时延梯度估计值；

S22，在网络链路质量复杂多变的情况下，需要动态调整阈值γ(t_i)，如下式所示：

式中，k_u和k_s分别代表阈值增加或降低的速度，同时0k_s1。